Физико-химические методы очистки сточных вод

Механическая очистка

Для механической стадии применяют следующее оборудование: решетки, песколовки, отстойники, фильтры. Первое сооружение, на которое попадают стоки – решетки. Представляют собой набор стержней, установленных вертикально или с наклоном на которые крупные включения задерживаются. Рекомендованный прозор между прутьями – 16 мм. Задержанный мусор с решеток удаляется вручную (для малых станций) или с помощью механических граблей. Собранный мусор собирается в специальный контейнер, затем вывозится на свалку.

Для механической стадии применяют следующее оборудование: решетки, песколовки, отстойники, фильтры

Следующий этап – отстаивание в песколовках, которые представляют собой прямоугольные или круглые в плане сооружения. При поступлении в песколовку, скорость движения снижается, и оседают тяжелые ингредиенты, в основном минерального происхождения (песок). Эти частицы несут на себе все загрязняющие вещества. Песок оседает на дно песколовки, перемещается скребками или смывается в пониженную часть в приямок, затем насосами или водоструйными аппаратами удаляется на песковую площадку. После подсушивания песок должен быть обеззаражен и может применяться, в том числе для планировочных работ.

После предварительной очистки вода поступает в первичные отстойники, которые в зависимости от направления движения в них, подразделяются на горизонтальные, радиальные и вертикальные. Выбор определяется производительностью сооружений. При небольшой производительности, могут применяться вертикальные, при средней – горизонтальные, для больших станций используют радиальные. Принцип действия отстойников одинаков – при снижении скорости движения выделяются примеси различной крупности. Скорость движения в отстойных сооружениях определяется нормативными документами. Примеси оседают на дно, затем скребками, струями жидкости или под действием собственного веса перемещаются к приямкам, затем перекачиваются для дальнейшей переработки. Существуют разнообразные методы интенсификации отстаивания, в первую очередь это реагентная обработка, когда добавляют химические вещества, способствующие укрупнению взвешенных частиц. Более крупные частицы оседают быстрее. Другой способ – тонкослойное отстаивание, когда в отстойник помещают набор полок и процесс идет быстрее, за счет уменьшения высоты оседания.

Вторичные отстойники относятся к конструкциям мехочистки, но располагаются после стадии биологической очистки, которую рассмотрим в следующем разделе. Вторичные, так же как и первичные подразделяются на горизонтальные, радиальные и вертикальные, но выделяются в них не взвешенные вещества, а активный ил, который образуется в аэротенках или биофильтрах.

Следующий этап – отстаивание в песколовках, которые представляют собой прямоугольные или круглые в плане сооружения.

Для глубокой доочистки от загрязнений применяют фильтрование. Процесс этот завершает технологическую схему и используются в случаях жестких требований к качеству стока, сбрасываемого в водные объекты. Доочистку выполняют на фильтрах разных конструкций, выбор которых зависит от производительности сооружений и загрязнений. Фильтрование осуществляется через различные загрузки, преимущественно природные материалы различной крупности, наиболее популярный из которых – кварцевый песок.

Методы очистки промышленных стоков

Для очистки производственных сточных вод используют механические, физико-химические и биологические методы.

Общая схема очистки промышленных сточных вод, и какие методы могут использоваться на каждом этапе:

Механический

Этот метод можно применять в цикле водоочистке дважды. Сначала на первом этапе, когда перед глубокой очисткой стоки нужно очистить от нерастворённых и частично коллоидных минеральных и органических примесей. Затем на этапах глубокой очистки и доочистки — центрифугирование, фильтрование и прочее.

К способам механического метода очистки относится:

Фильтрование. К этому способу относится очистка стока от крупных по размеру загрязнений с помощью решёток и доочистка песчаными фильтрами, мембранными установками от более мелких частиц.
Пескоулавливание. После решёток стоки проходят в песколовки, которые задерживают минеральные взвеси.
Отделение нефтепродуктов. Если в стоке есть топливо, СОЖ, керосин и другие углеводороды, их выделяют с помощью нефтеловушек.
Отстаивание. Пока сток находится в отстойнике, нерастворённые загрязнения оседают, и их удаляют.

Физико-химический

Этот метод очистки помогает удалить твёрдые взвешенные частицы и растворенные примеси и используется на этапе глубокой очистки. К основным способам относятся коагуляция, флокуляция, флотация, сорбция. Сорбцию часто используют на этапе доочистки стоков.

Эти процессы подробнее разобраны в статьях про флокуляцию и флотационные установки

В физико-химическом методе используются реагенты. В зависимости от функции они делятся на следующие группы:

ФУНКЦИЯ	ПРИМЕРЫ РЕАГЕНТОВ
Осаждение загрязняющих примесей	Коагулянты, флокулянты
Нейтрализация (коррекция рН) — подщелачивание или подкисление	Подщелачивающий реагент — каустическая сода, гидроксид натрия, подкисляющий — азотная, соляная кислоты и прочее
Умягчение — удаление солей жёсткости	Ионообменные смолы
Сорбция — удаление загрязняющих частиц	Сорбенты — активированный уголь, диоксид кремния
Дезинфекция — удаление биологических загрязнителей	Дезинфектанты — гипохлорит натрия
Чистка оборудования от ржавчины, налёта, накипи	Гидроксид натрия, пиросульфит натрия, триполифосфат натрия

Раньше минусом использования реагентов считалось то, что не остаются в очищенной воде, поэтому ей требуется доочистка. Но теперь есть безопасные биоразлагаемые реагенты, которые не меняют состав очищенной воды.

Флокулянты Биомикрогели — пример реагентов, которые не наносят вред окружающей среде и человеку

мы рассказывали про способ очищения промышленных и ливневых стоков с помощью флокулянтов BMG–C2, который помогает снизить расход реагентов и затраты на утилизацию осадка после очистки.

Биологический

В биологическом методе используются микроорганизмы, которые питаются органическими веществами из стока и в результате образуют воду, сульфатные и нитратные соли, углекислый газ и прочие безопасные соединения.

На предприятии очистка сточных вод биологическим методом проходит либо в естественных условиях — поля орошения или фильтрации, биопруды, — либо в искусственных сооружениях — биофильтрах, аэротенках.

Биологические фильтры — это большие резервуары с отверстиями в дне. Их заполняют фильтрационным материалом — щебнем, гранулированным пластиком или шлаком, обработанным веществом с микроорганизмами, которые очищают жидкость.

Аэротенки отличаются от биологических фильтров тем, что в них подаётся воздух с низким уровнем давления — барботируемый. Это помогает микроорганизмам быстрее развиваться и образовывать активный ил.

Чтобы поддерживать эффективность работы микроорганизмов, нужно контролировать температуру и подачу кислорода из системы вентиляции в аэротенках

Биологический этап очистки

Для удаления органического мусора, биогенных веществ и растворенных в водной массе включений применяется биологический метод очистки.

При помощи специальных микроорганизмов, которые формируют активный ил, сточные воды проходят глубокую очистку. В первую очередь устраняются органические частицы азота и фосфора, а очищаемая жидкость минерализуется. При этом взвешенная органика оседает на дно, после чего осадок и плавающие загрязнения удаляются из резервуара.

Оборудование и установки, которые используются на биологическим этапе очистки:

аэротенки (аэробная очистка бактериями);
вторичные отстойники (илососы, илоскребы);
биофильтры;
метантенки (анаэробное брожение).

Какие бывают стоки?

Канализация в загородном доме каждый день заполняется стоками, но мало кто знает, что это такое. К ним относятся все жидкие загрязнения, возникающие в результате деятельности, как производства, так и человека.

По своему характеру загрязнения отличаются, и это влияет на технологическую схему очистки и утилизации сточных вод. В нечистотах могут быть следующие включения:

Минеральные. К ним относятся любые неорганические примеси, такие как: частички почвы, соли металлов, химсоединения.
Органические. К ним относятся частицы растительной и животной природы, так же входят органические химические соединения, включая полимеры.
Биологические – это микроорганизмы, для которых стоки идеальная среда обитания.

Методы очистки промышленных и бытовых сточных вод

Виды сточных вод. Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу могут быть разделены на 3 вида:

1. производственные – использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добычи полезных ископаемых.

2. бытовые – от санитарных узлов производственных и не производственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории, промышленных предприятий.

3. атмосферные – дождевые и оттаивание снега.

Производственные сточные воды делятся на 2 две основные категории:

– загрязнённые

– незагрязненные (условно чистые)

Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на 3 группы:

1. загрязнённые преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, угледобывающей промышленности)

2. загрязнённые преимущественно органическими примесями (предприятия рыбной, мясной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности)

3. загрязнённые минеральными неорганическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, лёгкой промышленности)

Машиностроительные заводы характеризуются наличием ряда водоёмких производственных процессов, а следовательно, и образованием значительного количества, производственных сточных вод, которые в основном загрязняются отходами травильных и гальванических цехов и нефтепродуктами.

В гальванических цехах детали из металлов и сплавов подвергаются различным видам химической или электрохимической обработки. В начале поверхность изделий подвергается предварительной обработки: обезжириванию и травлению с применением различных растворов кислот, щелочей, солей металлов. Отработанные растворы травильных ванн образуют кислые и щелочные сточные воды. В каждом травильном отделение существует 2 вида сточных вод: концентрированные и разбавленные. Разбавленные являются промывными водами.

Методы очистки сточных вод.

Механические методы применяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:

1. процеживания через решётки

2. пескоулавливания

3. отстаивание

4. фильтрование

5. центрифугирование

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

1. осаждение

2. окисление-востановление

Физико-химические методы. В большинстве случаев использование физико-химических методов выделения загрязняющих веществ из сточных вод позволяет в дальнейшем рекуперацию.

1. флотация

2. коагуляция

3. ионный обмен

4. сорбция

5. электрохимические методы

6. магнитная обработка

7. экстракция

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

1. аэробный

2. анаэробный

При термической очистке сжигают жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

Оценка стоков

Вариантов загрязнения воды можно назвать массу, для того, чтобы оценить степень загрязнения используются такие понятия как химическое и биохимическое потребление кислорода (ХПК и БПК соответственно).

Под этими терминами понимается:

БПК – определяется, сколько кислорода пойдет на окисление органики бактериями в воде за определенный период времени. Величину БПК определяет за 5, 7, 20 и 120 суток, единица измерения г/м3 или мг/м3;
ХПК – общее количество кислорода, которое идет на окисление всех химических веществ в воде, не только органических.

После того, как органика из воды будет удалена (т.е. пройдет стадия биоочистки) это соотношение снизится примерно до 0,1-0,15. После поступления стоков на очистное предприятие именно на основании соотношения между БПКполн и ХПК определяется оптимальная технология очистки и подбираются реагенты для этого.

От правильно подобранной технологии очистки будет зависеть, насколько эффективно станция очистки сточных вод очистит грязную воду.

Данные, по которым можно судить об эффективности работы очистных сооружений

После этого выполняется детальный анализ состава загрязнений стоков, для этого используются данные ХПК. Все виды загрязнений разделяются на основании анализа на несколько групп: ацетаты, плохо поддающиеся биологическому разложению вещества, легко разлагаемы субстраты.

О качестве очистки можно судить по понижению ХПК и БПК, а сам процесс чаще идет по такой схеме:

начальная стадия – физико-механический способ, удаляются крупные твердые включения, частично масляная пленка;
биологический метод – на второй стадии из стоков удаляются растворенные в воде вещества, а также мелкие твердые частицы;
3 этап – физико-механические способы очистки;
4 этап – понижение ХПК и БПК.

Один из вариантов организации процесса

Виды очистных сооружений

Для очистки поверхностных вод из водоема перед подачей в дома используются отстойники и фильтры. Чтобы обработать канализационные отходы, применяют аэротенки, метантенки, септики, поля орошения и фильтрации, биологические пруды.

Городские

Эти КОС используются в городах. Они снабжены метантенками, устройствами флотации. Предназначены для очищения канализационных бытовых и производственных жидких отходов.

Крупнейшими ОС являются Курьяновские ОС, обрабатывающие в день более 2 млн м³ отходов.

Локальные

Это очистные сооружения, обрабатывающие сточные воды абонента. Существуют автономные ОС и ОС, подключенные к общей канализации. Они используются в небольших городах, селах, предприятиях, дачных участках, автомойках. Обслуживаются такие ОС специалистами.

Для частного дома

Существует несколько видов очистных сооружений для частных домов:

Выгребная яма — это место для сброса канализационных отходов. Для ее обслуживания необходимы услуги ассенизатора, поэтому при ее сооружении нужно позаботиться об удобном подъезде к ней. Недостаток состоит в том, что такая яма может загрязнять подземные воды.
Накопитель. В отличие от выгребной ямы не загрязняет окружающую среду, т.к. представлен емкостью из металла или пластика. По мере ее наполнения необходимо вызывать ассенизационную машину.
Септик. Это оборудованная большая емкость, в которой происходит осаждение камней, песка, подъем жировых капель на поверхность, биологическая очистка со снижением уровня азотистых веществ. Недостатком септика является дороговизна и выброс фосфатов, большая площадь сооружения. Его необходимо дополнять полями орошения, фильтрации.
. Является самым эффективным сооружением. Используется электричество.

Ливневые

Обработка происходит через несколько устройств:

Отстойник. Здесь происходит очищение от крупного мусора.
Тонкослойный модуль. На гидрофобных пластинках собираются нефтепродукты, масла, жиры.
Сорбционный волокнистый фильтр. Задерживает то, что не уловило предыдущее устройство.
Коалесцентный модуль. Отделяет жировые капли более 0,2 мм в диаметре.
Угольный фильтр доочистки. Полностью очищает воду от нефтепродуктов.

Химическая очистка

Применяется когда выделение загрязнителей возможно только в результате химических реакций. При химической очистке протекают реакции конденсации, окисления, нейтрализации, в результате которых получаются нетоксичные или менее токсичные вещества, растворимые в воде соединения переходят в нерастворимые и легко отделяются, кислые и щелочные стоки нейтрализуются. Этот метод очистки требует большого расхода реагентов и, как правило, после химической очистки требуется очистка другими методами. Однако в ряде случаев применение химического метода очистки является необходимым.

Методы

Рассмотрим следующие основные методы очистки сточных вод:

Механический. Он предусматривает отстаивание, процеживание, фильтрацию, переработку с использованием центробежных сил. В результате механической обработки происходит удаление взвешенных частиц. То есть песка, глины, волокон – минеральных и органических включений.
Физико-химический. В этом случае проводится обработка ультрафиолетом, озонирование. Подобный метод используется только в промышленных масштабах.
Химический. Стоки смешиваются с химическими нейтрализаторами. То есть в воду добавляются реактивы, которые после вступления в контакт со стоками полностью или частично нейтрализуют вредные примеси. Подобная очистка бытовых сточных вод опасна для почвы, если их сбрасывать напрямую.
Биологический. В стоки запускаются бактерии, которые «поедают» нечистоты, выделяя воду и углекислый газ. Сами же бактерии могут быть аэробными – то есть функционировать только при наличии кислорода и анаэробными – развиваются без подачи кислорода.

Физико-химический метод очистки сточных вод

Подробнее об очищении разных типов стоков

Есть рекомендации, касающиеся очищения бытовых, поверхностных и промышленных стоков. Отработанные воды этих видов имеют разный состав химических загрязнителей. Посмотреть реализованные проекты по очистке воды на предприятиях от компании КВАНТА+ можно тут.

Промышленные

Производственные стоки требуется обязательно очищать отдельно, т.к. их сброс в общую систему приведет к перегрузке городских сооружений. Технологическая схема устранения загрязнений с отработанной воды зависит от особенностей примесей. В одних стоках может присутствовать повышенное содержание органических соединений, а в других — тяжелые металлы. Технология очистки жидкости до рекомендованных показателей подбирается с учетом состава загрязнений.

Технология промышленной очистки сточных вод отличается в зависимости от состава стоков.

Поверхностные

К поверхностным водам относится жидкость, попадающая в ливневую канализацию. Такими стоками считают осадки, талый снег и т.д. Вода должна поступать в отстойник. Смытые атмосферными осадками твердые частицы выпадут в осадок. После этого стоки должны быть обработаны во флотаторе для устранения следов нефтепродуктов. В последнюю очередь выполняется финальная очистка за счет сорбционных фильтров. Только после этого стоки могут быть возвращены в природный водоем.

Очистка стоков в домашних условиях

Очистка в домашних условиях – намного более простая задача, чем очистка производственных стоков. Вода загрязнена различным мусором, а также бытовой химией, более опасные вещества в ней практически не будут встречаться.

В случае с частным домом, если рядом нет централизованной системы водоотвода, придется заняться автономной канализацией.

Возможны такие способы решения проблемы стоков:

устройство сливной ямы. Яма роется достаточно глубокой, стенки выкладываются кирпичом (вместо этого можно установить бетонные кольца) и в нее выводится сливная труба. Сверху яму нужно будет накрыть крышкой и обеспечить вентиляцию, теплоизоляцию в холодное время года;
установить на участке септик или станцию биологической очистки.

Станция биоочистки в разрезе

Сливная яма по всем параметрам кроме стоимости сильно уступает септикам и станциям биоочистки. Стоки будут перерабатываться лишь частично, периодически придется заказывать услугу откачки, затем содержимое ямы все равно будет перерабатываться там же, где и стоки городской канализации.

Сливную яму, да и септик придется периодически очищать

Септики и станции биологической очистки позволяют достичь 99,99% степени очистки воды, так что канализация получается действительно автономной. Если очистка производственных сточных вод выполняется с применением всех типов очистки, то в станциях для частных домовладений упор делается на экологичность, поэтому применяется в основном биологический метод и механический.

Такая станция выглядит как цилиндр, разделенный на несколько секторов. Вода очищается в несколько этапов и на выходе получается настолько чистой, что может даже сбрасываться в пруды и реки.

Так выглядит станция биоочистки

Очистка стоков необходима перед сбросом их в водоемы, а на некоторых предприятиях и вовсе организован замкнутый цикл, при котором вода очищается и заново используется в производстве (такой подход распространен в металлургии)

При этом важно правильно подобрать технологию очистки, например, очистка сточных вод от железа поможет сохранить металлические части оборудования

На видео в статье рассматривается принцип работы станции очистки Alta Air Master Pro.

Предыдущая запись Современное устройство колодца канализационного: перепадного, со стояком, пластикового

Следующая запись Эффективные очистные сооружения сточных вод

Правила обслуживания

Каждое накопительное устройство имеет собственные условия эксплуатации. Эти правила существенно варьируются в зависимости от принципа работы и особенностей конструкции септика. Основные требования:

В системах, где используется биоочистка сточных канализационных вод, обязательно нужно при чистке оставлять на дне примерно 1/5 часть ила для обеспечения жизнедеятельности бактерий. Если у Вас используется автономная очистная станция Топас или Танк, то нужно обязательно обеспечивать бактерий в активной фазе необходимыми биологическими остатками;
Для очистки стоков используются резиновые трубки, насосы или другие устройства, которые помогут убрать со стенок нарост и ил. Но сейчас в большинстве известных систем применяются автоматические приборы для очистки (встроенные дренажные насосы, трубы вывода стоков);
Иногда при грунтовой доочистке эффективность работы септика значительно снижается. В таком случае Вам необходимо пересмотреть рекомендации специалистов по установке очистительной станции. Если грунт перенасыщен влагой, то он не сможет нормально очистить воду.

Фото — ручная работа